20份黄皮种质资源果肉游离氨基酸对风味品质和药用价值的影响及其评价

罗睿雄 魏玲 王光瑛 喻华平 赵志常 高爱平

关键词：黄皮；游离氨基酸；风味品质；药用价值；评价

黄皮[Clausena lansium （Lour.） Skeels]，为芸香科黄皮属植物，热带、亚热带优稀果树，其果实呈圆、椭圆、阔卵形，富含糖、有机酸、维生素C、黄酮苷等，营养价值较高，味感丰富，具有酸、酸甜、清甜等多种风味，适宜鲜食或加工，具有理气化痰、行气止痛、润肺开胃、利尿消肿等药用价值，属入药良材，因此，在民间被誉为“果中珍宝”，受到众多消费者的喜爱[1-2]。

游离氨基酸作为果实重要的生物活性成分之一，对果实的营养价值、香气、口感以及促进人体健康等均具有一定作用，但不同氨基酸的功能各有不同[3]。如苯丙氨酸、谷氨酸、天冬氨酸及其衍生物可作为多种疾病的治疗药物[4]；某些氨基酸还参与支链脂肪族醇、酮、酯类等部分香气物质的合成[5]；各游离氨基酸还具有甜味、苦味、鲜味等不同味觉特性，其含量对果实风味品质的形成具有重要影响[6-7]。因此，各类游离氨基酸经常被作为评价果实风味品质、营养价值、药用价值等的重要指标[8]。

随着人类对常见大众水果中营养物质研究体系的逐步完善，各类游离氨基酸的测定及组分分析也相继完成[9]。而关于黄皮游离氨基酸的相关报道仍较少，主要集中在黄皮干果游离氨基酸成分的研究或是对不同贮存条件下游离氨基酸的变化等方面的研究，而对黄皮鲜果的相关报道主要是单一品种游离氨基酸的研究[10-12]，尚未进行不同黄皮种质间游离氨基酸的比较、味觉活度值分析以及运用多元统计学方法对其游离氨基酸综合品质进行评价。

因此，本研究以20 份黄皮种质果肉为研究材料，对20 种常见游离氨基酸含量进行检测、比较、分类、味觉活度值分析及多元统计分析，以期进一步研究黄皮游离氨基酸的组分特征、风味品质、药用价值等，为黄皮的开发利用、品质评价和良种选育提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试种质：供试的20 份黄皮种质由中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所国家热带果树品种改良中心基地提供， 种质编号分别为300-2、A1、A2、A6、B1、G1、G2、H1、J1、J2、J3、M1、N-3、T1、X1、X2、X3、X4、Y-1、Z1，涉及甜、酸甜、酸等不同果实风味类型，所取样品分别来自树龄一致且长势健壮的黄皮树，每个种质选取3 株。在果实成熟期，从果树不同方位，选择30 颗成熟度基本一致且具代表性的果实，于实验室去梗洗净，取果肉混合均匀并匀浆待测。

主要试剂 ： 20 种氨基酸对照品（ Sigma-Alorich）；色谱级乙腈、正己烷（赛默飞世尔科技有限公司）；盐酸、三水合乙酸钠、三乙胺等（国药集团化学试剂有限公司）。

主要仪器： E2695+2998PDA 液相色谱仪（Waters），HH-1 水浴锅（金坛市城东新瑞仪器），1006 型超声波清洗机（好顺超声设备），BS150M分析天平（上海友声衡器有限公司），ZGDCY-24氮吹仪（上海梓桂仪器有限公司），有机滤膜（13 mm，0.22 μm，天津市津腾实验设备有限公司），5810R高速冷冻离心机（Eppendorf）。

1.2 方法

采用高效液相色谱法[13]测定游离氨基酸。色谱参数：柱前衍生试剂0.1 mol/L 异硫氰酸苯酯-乙腈溶液；C18-H，色谱柱为4.6 mm×250 mm×5 μm；流动相：A 0.05 mol/L 三水合乙酸钠，B 乙腈∶甲醇∶水=6∶2 ∶ 2，梯度洗脱；波长为254 nm；流速为1 mL/min；柱温为35 ℃；进样量为10 μL。

1.3 数据处理

运用WPS office 软件整理数据，绘制雷达图，使用SAS 软件进行差异显著性分析，应用SPSS18 软件进行相关性分析、主成分分析及聚类分析，利用Heml 软件制作相关性热图。

2 结果与分析

2.1 不同黄皮种质果肉中游离氨基酸的含量分析

为研究黄皮种质果肉中所包含的游离氨基酸种类及含量，对20 份黄皮种质果肉中常见的20种游离氨基酸进行检测与分析（表1）。20 份黄皮种质果肉中除未检测出胱氨酸（Cys）和精氨酸（Arg）以外，均含有18 种游离氨基酸，种类较为丰富。其中，在20 份黃皮种质果肉中检测到的18 种游离氨基酸包含苯丙氨酸（Phe）、甲硫氨酸（Met）、赖氨酸（Lys）、亮氨酸（Leu）、色氨酸（Trp）、苏氨酸（Thr）、缬氨酸（Val）、异亮氨酸（Ile）等8 种必需氨基酸（essential amino acid，EAA），组氨酸（His）1 种半必需氨基酸（essentialamino acid for children， CEAAs）， 天冬氨酸（Asp）、丙氨酸（Ala）、甘氨酸（Gly）、谷氨酸（Glu）、谷氨酰胺（Gln）、酪氨酸（Tyr）、脯氨酸（Pro）、丝氨酸（Ser）、天冬酰胺（Asn）等9种非必需氨基酸（ non-essential amino acid ，NEAA）。其中Phe、Met、Lys、Leu、Asp、Gly、Glu、Tyr 等8 种氨基酸为药用氨基酸（medicinalamino acid， MAA）。

经进一步分析发现，各游离氨基酸含量在较多黄皮种质间存在显著差异，而在各种质间，脯氨酸和谷氨酰胺的差异性最大；各黄皮种质的总游离氨基酸（total free amino acid，TFAA）含量在1309.7～9832.0 mg/kg，最高为最低的7.51 倍，各黄皮种质依照TFAA 含量排序依次为A6用氨基酸含量最高为1371.2 mg/kg，占Y-1 总游离氨基酸的17.0%，而A6 的药用氨基酸含量最低，为207.1 mg/kg，占A6 总游离氨基酸的15.8%，在8 种药用氨基酸中，以天冬氨酸含量最高，谷氨酸次之，甲硫氨酸含量最低，表明黄皮果实内天冬氨酸和谷氨酸起主要的药用功效。

2.2 不同黄皮种质果肉中呈味氨基酸分析

根据氨基酸的呈味特性，可将检测到的黄皮果肉中的18 种氨基酸分为3 类，即甜味氨基酸（sweet amino acid， SAA），包括Thr、Ala、Met、Ser、Pro、Gln、Gly 等7 种氨基酸；苦味氨基酸（bitter amino acid， BAA），包括含Ile、Val、Leu、Lys、His、Tyr、Phe、Trp 等8 种氨基酸；鲜味氨基酸（delicious amino acid， DAA），包括Asp、Glu、Asn 等3 种氨基酸[7， 14]。由表2、图1 所示，在不同黄皮种质的果肉中， SAA 均值最高， 为2716.69 mg/kg，其中M1 的SAA 含量最高为5622.89 mg/kg，J1 的含量最低，仅914.31 mg/kg，7 种呈味氨基酸的均值大小为Ala>Pro>Ser>Gln>Thr>Gly>Met；DAA 均值为1657.63 mg/kg，其中G2 的含量最高，为4593.70 mg/kg，A6 含量最低为201.06 mg/kg，其变异系数最高，达88.19%，说明在不同黄皮种质中其差异明显，3 种氨基酸的均值大小为Asn>Asp>Glu；BAA 含量整体偏低，均值为218.10 mg/kg，变异系数仅为26.07%，在不同种质间其差异不太明显。同时，通过雷达图还可以看出X2、Y-1、G2、M1 这4 份种质的各类呈味氨基酸含量明显高于其他种质。

2.3 游离氨基酸味觉活度值分析

呈味氨基酸含量越高并不意味着对食品风味的贡献越大，不同氨基酸具有不同的滋味感知阈值[15]。因此，采用味觉活度值（taste activity values，TAV）进一步研究各呈味氨基酸对黄皮果实风味的影响，当TAV>1 时，则认为该氨基酸对果实风味的影响有贡献。如表3 所示，同一氨基酸对不同黄皮种质的风味贡献不同，且变异系数均大于10%，其中Asn 的变异系数最大，达到96.242%，表明不同种质间味感差异较大，具备较高的发展潜力，可为育种提供丰富的母本材料。不同黄皮种质中18 种呈味氨基酸的TAV 值也存在较大差异，在20 份黄皮种质中，5 种甜味氨基酸（Thr、Ser、Met、Pro、Gly、Gln）、所有苦味氨基酸（Ile、Leu、Val、His、Lys、Tyr、Phe、Trp）及1 种鲜味氨基酸（Glu）的TAV 值均小于1，表明这些呈味氨基酸对果实风味无贡献；甜味氨基酸Ala 的TAV 值除在种质A6 和N-3 中小于1 外，在其余18 份种质中均大于1；鲜味氨基酸Asn 的TAV 值除在300-2、A1、B1、G2、M1、X2、X4、Y-1等8 份种质中大于1 外，在其他样品中均小于1；而鲜味氨基酸Asp 的TAV 值仅在Y-1 种质中大于1。说明大多数黄皮种质果实味道酸甘，适宜鲜食，还可加工制成蜜饯、果脯、果酱和极具特色的果汁等食品，具有生津止渴之功效，300-2、X2、Y-1 等部分黄皮种质的果实具有鲜、清甜感，还可用于开发制成调味品，具有提效增味、促进食欲的功效。另外，苦黄皮种质味苦难咽，但药用价值高，具有敛气镇咳、养胃去燥等功效。

2.4 黄皮种质果肉中游离氨基酸相关性分析

20 份黄皮种质的18 种游离氨基酸间存在一定相关性（图2）。18 种游离氨基酸间均呈正相关，大多数呈显著或极显著关系，且相关系数≥0.300，相关性较高，其中Gly、Ser、Ala、Leu、Lys、Thr等氨基酸间的相关性系数较高，呈极显著水平，2种甜味氨基酸Ser 和Ala 间相关性最高，相关性系数为0.952，鲜味氨基酸Glu 和甜味氨基酸Met 之间的相关系数最低，仅为0.076，相关性不高。

2.5 不同黄皮种质果肉中游离氨基酸主成分分析

对20 份黄皮种质果肉内的18 种游离氨基酸进行主成分分析（principal component analysis，PCA），以累计贡献率达到85%及以上的标准进行主成分的提取，提取到4 个主成分，其累计贡献率为89.776%（表4），说明这4 个主成分提取有效，可以代表不同黄皮种质果肉游离氨基酸的品质。在4 个主成分中，主成分1 的贡献率最高，达到65.304%，說明主成分1 对氨基酸品质的影响最大，在主成分1 中，18 种游离氨基酸的特征值均为正值，对评价结果起正向作用，其中，Lys、Leu、Trp、Thr、Val、Ile、His、Ala、Gly、Ser、Asn 等11 种游离氨基酸的载荷值均大于0.800，包含了大部分游离氨基酸，体现了总游离氨基酸的品质。主成分2 的方差贡献率为10.637%，主要由Met、Asp、Glu、Pro 共同影响，其中苦味氨基酸Asp、Glu 的特征值为负值，甜味氨基酸Met和Pro 的特征值为正值，主要体现不同黄皮种质果肉中鲜味氨基酸和甜味氨基酸的品质。主成分3 的方差贡献率为8.461%，主要由苦味氨基酸Phe、Tyr、His 等共同影响，主要反映苦味氨基酸的品质。主成分4 的贡献率最低，为5.364%，对游离氨基酸品质的影响最小，主要受非必需氨基酸Gln 和Pro 的影响，反映非必需氨基酸的信息。

2.6 不同黄皮种质果肉中游离氨基酸的综合评价

根据主成分分析发现，提取出的4 个主成分累计贡献率达89.766%，可以有效替代18 种氨基酸对20 份黄皮种质进行综合评价。而4 个主成分分别从不同方面体现了各黄皮种质果肉的游离氨基酸品质，单一主成分不能对其品质进行综合评价，因此，通过4 个主成分的特征向量权重值和对应方差贡献率对各主成分的得分进行加权求和[14]，构建得到综合评价方程为：Y=0.653 04×Y1+0.106 37×Y2+0.084 61×Y3+0.053 64×Y4，最终计算得到不同黄皮种质的主成分得分和综合排序（表5）。20 份黄皮种质的综合排名由低到高依次为J1

2.7 不同黄皮种质果肉中游离氨基酸的聚类分析

采用ward 最小方差法和平方欧氏距离法对20 份黄皮种质果肉的18 种游离氨基酸进行系统聚类分析（图3）。在欧式距离为5 时，可将20份黄皮种质分为3 大类。第Ⅰ类由A6、H1、J1、N-3、J2、X1、G1、T1 等8 份黄皮种质组成，其品质相近，综合得分均为负值，排名靠后，总游离氨基酸和各呈味氨基酸含量低，氨基酸综合品质不佳；第Ⅱ大类群由8 份黄皮种质组成，即B1、Z1、X3、X4、J3、300-2、A1、A2，其总游离氨基酸、药用氨基酸和各类呈味氨基酸均较高；第Ⅲ类群包括X2、Y-1、G2、M1 等4 份黄皮种质，其总游离氨基酸、药用氨基酸、鲜味氨基酸和甜味氨基酸高，营养价值高，氨基酸综合品质好。

3 讨论

氨基酸作为组成蛋白质的基本单位，是影响果实品质的重要成分之一[9]。本研究检测到20 份黄皮种质果肉中含有18 种常见的游离氨基酸，其中包括8 种EAAs，1 种CEAAs 以及9 种NEAAs，表明黄皮果肉的游离氨基酸种类较多，20 份黄皮种质中的TFAA 浓度在1309.7～9832.0 mg/kg 之间，均值为4592.4 mg/kg，总体高于猕猴桃、杨梅、苹果等的鲜果[16-18]，与张永明等[11]的研究结果基本一致。同时，各种质间游离氨基酸的差异性也反映出黄皮遗传积累特征及种质间的复杂多样性，可为育种提供丰富的母本材料。黄皮果肉中主要的药用氨基酸为Asp 与Glu，与戴宏芬等[18]在黄皮果肉药用氨基酸的相关研究结果一致，Asp有镇咳祛痰的功效，Glu 有健脑的功效[17]，因此，黄皮的药用价值也可能与药用氨基酸含量相关。但据张永明等[11]对黄皮鲜品和药材中的氨基酸进行对比分析发现，在药材的加工过程中，氨基酸的含量可能会发生改变，同时氨基酸含量在各种质间存在较大差异，所以需要尽可能地选择Y-1等药用氨基酸含量高的种质进行药用加工。

游离氨基酸作为水果营养品质的重要评价标准之一，游离氨基酸会对水果风味产生影响[9]。本研究检测出的游离氨基酸均为呈味氨基酸，其中，SAA 和DAA 占比最大，二者总含量占TFAA的89.30%～96.82%，根据TAV>1 来判断不同氨基酸对黄皮种质风味的影响发现，仅甜味氨基酸Ala和鮮味氨基酸Asn、Asp 对黄皮种质的风味具有贡献，其中Ala 对18 份种质的风味有影响，Asn对8 份黄皮种质风味有贡献，而Asp 仅对Y-1 的风味有贡献，表明Ala 是影响多数黄皮种质口感的主要物质，且Ala、Asn 和Asp 对Y-1 的风味均有贡献，说明其味感比较丰富，这与实际口感评价结果一致。同时，Asn 的变异系数最大，达到96.242%，在各种质间差异明显，表明其具备较大的发展空间。

目前，多元统计法已广泛应用于众多科研的综合评价及特征性指标筛选中[19]，但该方法主要运用于黄皮糖组分、香气成分、有机酸成分等评价方面[20-23]，因此，本研究运用相关性分析、主成分分析和聚类分析，对20 份黄皮种质果肉中检测到的18 种游离氨基酸组分含量进行综合评价，结果表明18 种游离氨基酸间均互为正相关，且多数氨基酸间存在显著或极显著关系，这说明氨基酸间相互起到促进作用；经主成分分析提取到4个有效主成分，累计方差贡献率达到89.776%，并构建了综合评价方程，即Y=0.653 04×Y1+ 0.10637×Y2+0.084 61×Y3+0.053 64×Y4，可用来预测黄皮果肉游离氨基酸品质的高低，其中，综合得分最高的前4 份种质依次为M1、G2、X2、Y-1；同时，通过聚类分析，将20 份黄皮种质分为3 大类，分析得到X2、Y-1、G2、M1 等4 份氨基酸品质较好的黄皮种质，与主成分分析结果一致，进一步说明二者的结果均能较好地反映不同黄皮种质间游离氨基酸的差异。

综合上述分析，黄皮果肉中游离氨基酸种类及含量丰富，具有一定的营养价值和药用价值，其中以种质G2 的总游离氨基酸和鲜味氨基酸含量最高，种质Y-1 的药用氨基酸含量高，种质M1的甜味氨基酸含量最高，可为今后黄皮的优良品种选育提供参考依据。